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Die
Erfindung betrifft eine Lüfteranordnung, insbesondere
für den
Kühler
eines Kraftfahrzeugmotors, bestehend aus einem Axiallüfterrad
mit Schaufeln und einem etwa zylindrischen Mantelring, mit einer
das Lüfterrad
umgebenden Lüfterhaube
und mit einer flexiblen Abdichtung zwischen dem Mantelring und der
Lüfterhaube,
die aus eng aneinanderliegenden flexiblen Borsten oder Fasern einer
Bürstendichtung
bestehen, die einen Spalt zwischen Mantelring und Lüfterhaube
belassen, wobei die Borsten oder Fasern unter einem Winkel zur Lüfterachse
angeordnet und in einer Halterung aufgenommen sind, die mit der
Lüfterhaube
verbunden ist.
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Eine
Lüfteranordnung
dieser Art ist aus der
DE
33 39 059 A1 bekannt. Dort ist eine Kühleinrichtung beschrieben,
die mit einem einem Kühlerblock zugeordneten
Axiallüfter
versehen ist, der von einer Lüfterhaube
umgeben ist, wobei eine bürstenartige Abdichtung
innen an der Lüfterzarge
angeordnet ist, deren Borsten radial und unter einem Winkel schräg zur Lüfterachse
verlaufend ringförmig
so angeordnet sind, daß sie
kurz vor dem Umfang der Schaufeln enden. In einer Variante ist dem
Kühlerblock
aber auch ein Radiallüfter
zugeordnet, wobei in diesem Fall die ebenfalls an einer Lüfterzarge
angeordnete ringförmige
Bürstendichtung
kurz vor dem Einlaufring des Radiallüfters endet. Mit einer solchen
Ausgestaltung soll dabei erreicht werden, daß möglichst wenig Leckströmung am
Ringspalt zwischen Lüfterhaube und
Lüfterschaufeln
auftritt, so daß ein
guter Lüfterwirkungsgrad
erhalten bleibt. Diese flexible Bürstendichtung weist dabei auch
den Vorteil auf, daß sie
bei Relativbewegungen zwischen dem in der Regel dem Motor zugeordneten
Lüfter
und der am Kühlerblock, also
fahrzeugseitig befestigten Lüfterhaube
solche Relativbewegungen zuläßt, obwohl
im Normalbetrieb nur ein sehr kleiner Spalt zwischen Lüfterhaube
und Lüfter
vorhanden ist.
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Aus
der
US 4 398 508 ist
es, ähnlich
wie bei der Variante mit einem Axiallüfter der eben erwähnten
DE 33 39 059 A1 ,
bekannt, einer einen Axiallüfter umgebenden
Lüfterhaube
eine Bürstendichtung
im Form eines Ringes zuzuordnen, die dort aber so ausgelegt ist,
daß die
Enden der auch dort radial auf die Lüfterachse ausgerichteten Borsten
die freien Enden des Axiallüfters
berühren
und aufgrund ihrer Elastizität
ausgelenkt werden. Diese Ausgestaltung weist aber den Nachteil auf,
daß sich
im Betrieb ein stetiger Drehwiderstand durch die Berührung der
Schaufelenden mit den Borsten ergibt, der zu einer Leistungsbeeinträchtigung
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Die
DE 44 03 605 C2 offenbart
eine Spaltdichtung zwischen zwei gegeneinander beweglichen Bauteilen
zur Abdichtung zweier Räume
unterschiedlichen Druckes.
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Die
DE 86 14 073 U1 offenbart
eine Kühleinrichtung
an einer Brennkraftmaschine mit einem von der Brennkraftmaschine
angetriebenen ummantelten Lüfter,
der von einer an einem Wärmetauscher
befestigten Lüfterzarge
umgeben ist.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lüfteranordnung
der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der Drehwiderstand für den Lüfter auch
im Fall eines Berührens
der Dichtung mit dem Lüfter
so klein als möglich
gehalten wird.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sieht die Erfindung zunächst vor, daß die Borsten
oder Fasern in der Drehrichtung des Axiallüfterrades unter einem Winkel
zum Umfang des Mantelringes angeordnet sind, wobei die Halterung
eine sich in axialer Richtung erstreckende Aufnahme aufweist, in
welche ein sich in axialer Richtung erstreckender Bereich der Lüfterhaube
eingreift.
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Durch
diese Maßnahmen
wird im Gegensatz zu der Berührung
umlaufender Schaufelenden mit den Borsten eine glatte Oberfläche geschaffen,
die aber nur im Fall von Relativbewegungen zwischen Axiallüfter und
Lüfterhaube
zur Berührung
mit der flexiblen Dichtung kommt, die im Normalfall einen Ringspalt
mit dem Mantelring bildet. Da die Einzelelemente der flexiblen Dichtung
aber auch in der Drehrichtung des Lüfters zum Umfang des Mantelringes angestellt
sind, liegen die Einzelelemente, vorzugsweise die Borsten einer
Bürstendichtung
mit ihren Enden daher schon schräg
auf dem Mantelring auf, wenn es zu einer Berührung kommt. Die Einzelelemente
müssen
daher bei Berührung
nicht erst in der Drehrichtung ausgelenkt werden, wodurch ein wesentlich
geringerer Drehwiderstand zu überwinden ist.
Versuche haben gezeigt, daß durch
die erfindungsgemäße Ausgestaltung
keine nennenswerte Leistungsverminderung trotz hohem Wirkungsgrad bei
Relativbewegungen zwischen Lüfter
und Lüfterhaube
auftritt. Da der Mantelring nahezu zylindrisch verläuft, treten
im Berührungsfall
auch keine nennenswerten Stauchkräfte auf wie sie beim Stand
der Technik durch den Einsatz eines Radiallüfters mit einem Einlaufring
zu erwarten sind, dessen Oberfläche nahezu
senkrecht auf den dort vorgesehenen Borsten der Bürstenrichtung
steht.
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In
Weiterbildung der Erfindung kann der Anstellwinkel zwischen 10° und 45° gewählt sein,
je nachdem welche Materialien einerseits für die flexible Dichtung und
deren Einzelelemente und andererseits für den bei Relativbewegungen
mit diesen in Berührung
kommenden Mantelring vorgesehen ist. Auch die Lüfterdrehzahl spielt in diesem
Zusammenhang eine Rolle. In Weiterbildung der Erfindung können die
Einzelelemente aber zusätzlich
auch unter einem Winkel zur Lüfterachse
angestellt sein, wie das zwar grundsätzlich auch bei der Bürstendichtung nach
der
DE 33 39 059 A1 der
Fall ist, wo allerdings kein Axiallüfter mit einem Mantelring vorgesehen
ist. In Verbindung mit einem etwa zylindrischen Mantelring bringt
die Anstellung zur Lüfterachse
aber auch noch Vorteile hinsichtlich der Flexibilität der Einzelelemente.
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In
Weiterbildung der Erfindung können
die Einzelelemente in einer Halterung befestigt und entweder an
der Lüfterhaube
oder am Mantelring befestigt sein. Die Einzelelemente können, wie
an sich bekannt, als Borsten oder Fasern einer Bürstendichtung ausgebildet sein,
wobei in besonders vorteilhafter Weiterbildung die einzelnen Borsten
oder Fasern in ihrer Längsrichtung
auch schlangenförmig
gewellt sein können
und nicht nur gerade verlaufen. Durch diese Ausgestaltung ergibt
sich ein besonders dichtes Aneinanderliegen der einzelnen Borsten
oder Fasern, die auch bei einer Berührung mit dem Mantelring dann
nicht aus ihrem packungsähnlichen
Zusammenhalt herausgelöst
werden.
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Es
ist schließlich
auch noch möglich,
die Lüfterhaube
mit einem Einlaufring zu versehen, der sich zumindest teilweise
in Strömungsrichtung
gesehen axial bis hinter die Vorderkante des Mantelringes in den
Lüfter
hereinerstreckt. Diese Ausgestaltung kann strömungstechnische Vorteile bringen,
weil sich im Außenbereich
eine Reduzierung der Leckströmung und
die stabilisierende Umlenkung der Spaltströmung in Strömungsrichtung ergibt.
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Die
Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen
in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es
zeigen:
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1 die
schematische Darstellung der Anordnung eines Axiallüfters mit
Mantelring, welcher in einer einem Kühlerblock zugeordneten Lüfterhaube umläuft,
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2 die
Darstellung eines Sektors einer Ansicht der Anordnung nach 1 in
Richtung des Pfeiles II,
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3 die
sektorartige Darstellung
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4 einen
Längsschnitt
durch eine Anordnung wie nach 1 in vergrößertem Maßstab und
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5 die
Darstellung eines Längsschnittes ähnlich 4,
jedoch bei einer Anordnung mit einer Lüfterhaube mit einem Einlaufring.
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In
den 1 und 2 ist ein Axiallüfter 1 gezeigt,
der aus einer in nicht näher
gezeigter Weise angetriebenen Nabe 2 mit abstehenden Schaufeln 3 besteht,
die von einem etwa zylindrischen Mantelring 4 eingefaßt sind.
Der Axiallüfter 1 läuft innerhalb
einer Lüfterhaube 5 um,
die fest mit einem Kühlerblock 6 verbunden
ist. In bekannter Weise ist dabei der Kühlerblock 6, der zur
Kühlung
eines nicht gezeigten Kraftfahrzeugmotors dient, fest mit dem Fahrzeugrahmen
verbunden, während
der Axiallüfter 1 fest an
dem nicht gezeigten Motor angeordnet ist. Da es im Betrieb eines
Kraftfahrzeuges zu Relativbewegungen zwischen Motor und Fahrzeugrahmen
kommt, umgibt die Lüfterhaube 5 den
Mantelring 4 des Axiallüfters 1 mit
einem relativ großen
Spalt, um ein Anlaufen zu vermeiden. Dieser große Spalt aber führt dazu,
daß in
unerwünschter
Weise Luft aus dem Motorraum wegen des beim Betrieb des Axiallüfters 1 auftretenden
Druckgefälles
angesaugt wird oder zurückströmt, die
in unerwünschter
Weise die Strömungsverhältnisse
durch den Kühlerblock
und den Lüfter 1 stört. Zu diesem
Zweck ist zwischen der Lüfterhaube 5 und
dem Mantelring 4 eine umlaufende Bürstendichtung 7 vorgesehen,
die fest in einer Halterung 8 angeordnet ist, die wiederum
mit der Lüfterhaube 5 verbunden
ist. Die umlaufende Bürstendichtung 7 besteht dabei
aus Borsten 11, die alle unter einem Winkel α gleichmäßig in der
Drehrichtung c des Axiallüfters 1 zum
Umfang des Mantelringes 4 angestellt sind und mit einem
Ringspalt mit der Größe a vor dem
Umfang des Mantelringes 4 enden. Die Borsten der Bürstendichtung 7 sind
außer
dem aber auch unter einem Winkel β zur
Lüfterachse 9 an
geordnet, und zwar von der Halterung 8 ausgehend in Richtung der
die Strömung
durch den Axiallüfter
und den Kühlerblock 6 angebenden
Pfeile 10.
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Im
Normalbetrieb findet daher keine Berührung zwischen der Bürstendichtung 7 und
dem Mantelring 4 des Axiallüfters 1 statt. Bei
Relativbewegungen aber kann der Mantelring 4 stellenweise
mit den Borsten 11 der Bürstendichtung 7 in
Berührung
kommen. Da die Borsten 11 dieser Dichtung 7 aber
in der Drehrichtung c des Axiallüfters
angestellt sind, brauchen sie bei einer solchen Bewegung nicht erst
in Drehrichtung umgelenkt zu werden, um dann die notwendige Flexibilität zu erreichen.
Die Bürstendichtung 7 ist
durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung äußerst nachgiebig
und setzt einer Berührung nahezu
keinen Widerstand entgegen. Dies ist zum einen zurückzuführen auf
die Anstellung der einzelnen Borsten 11 unter dem Winkel α, zum anderen
aber auch auf die Anstellung unter dem Winkel β, der bei der Ausführungsform
der 1 und 2 eine besondere Nachgiebigkeit
ergibt.
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Wie
die 3 zeigt, sind die Borsten 11' aber ebenfalls
unter einem Winkel α in
der Drehrichtung c des Axiallüfters 1 angestellt.
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Wie
die 3 aber auch zeigt, sind die einzelnen Borsten 11' des Bürstenabdichtringes 7' schlangenförmig gewellt
und nicht gerade ausgebildet wie die Borsten 11 der Ausführungsformen
der 1 und 2. Diese so gewellten Borsten 11' bilden daher
aufgrund ihrer Form eine relativ dichte Packung, die sehr flexibel
ist und ihren grundsätzlichen Aufbau
auch nicht ändert,
wenn die Borstenenden an der Lüfterhaube 5' bei Relativbewegungen
anlaufen. Die 4 zeigt einen Axiallüfter 1 nach 1,
wobei hier Strömungspfeile 12 die
durch den vorhandenen Spalt a im Normalbetrieb eintretende Leckluft
darstellen, die durch die gewählte
Ausbildung aber innerhalb der Lüfterhaube 5 einen
in der Wirkung reduzierten Wirbel bildet, der die Durchströmung im
Sinn der Pfeile 10 nicht oder weniger behindert. Ohne die
Abdichtung 7 wäre
eine deutliche Störung
der Strömungsverhältnisse
im Bereich des Axiallüfters 1 zu erwarten.
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Die 5 zeigt
eine Abwandlung der Anordnung nach 4 insofern,
als hier eine Lüfterhaube 5'' vorgesehen ist, die mit einem
Einlaufring 13 versehen ist, durch den die im Sinn der
Pfeile 12 eintretende geringe Luftmenge in den Randbereich
der Schaufeln 3 des Axiallüfters 1 umgelenkt
wird, so daß ebenfalls
keine unerwünschten
Beeinflussungen für den
Strömungsverlauf
längs der
Pfeile 10 zu erwarten sind.